阅读说明：本技术 电池单元，电池模块和制造电池模块的方法 (battery cell, battery module, and method for manufacturing battery module ) 是由 A.林克 A.林格尔 于 2019-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电池单元(100),其包括阳极(1)、阴极(2)、其中布置有阳极(1)和阴极(2)的壳体(3)、用于将电池单元(100)与另一个电池单元(200)电连接的连接端子(4),以及用于将电解质材料填充进壳体(3)中的填充开口(5),其中,填充开口(5)至少部分地构造在连接端子(4)内。本发明还涉及具有多个电池单元(100、200)的电池模块(1000)以及用于制造根据本发明的电池模块(1000)的方法。(the invention relates to a battery cell (100) comprising an anode (1), a cathode (2), a housing (3) in which the anode (1) and the cathode (2) are arranged, a connection terminal (4) for electrically connecting the battery cell (100) to a further battery cell (200), and a filling opening (5) for filling an electrolyte material into the housing (3), wherein the filling opening (5) is at least partially formed in the connection terminal (4). The invention also relates to a battery module (1000) having a plurality of battery cells (100, 200) and to a method for producing a battery module (1000) according to the invention.)

电池单元，电池模块和制造电池模块的方法

技术领域

本发明涉及一种电池单元，该电池单元包括阳极、阴极、其中布置有阳极和阴极的壳体、用于将所述电池单元与另一电池单元电连接的连接端子以及用于将电解质材料填充进壳体中的填充开口。本发明还涉及一种具有多个这种电池单元的电池模块，它们通过相应的连接端子彼此电连接。此外，本发明涉及一种用于制造电池模块的方法。

背景技术

已知的电池单元具有单元壳体，阳极、阴极和电解质位于单元壳体中。为了将电解质材料引入阳极和阴极之间的单元壳体中，填充开口位于单元壳体的一侧或盖子上。通过填充开口，电解质可以被引入单元壳体中的为此而设置的容积中。在将电解质引入单元壳体之后，可以封闭填充开口。这通常通过铆接或焊接工艺实现。此外，所属类型的电池单元具有连接端子，多个电池单元可以通过该连接端子彼此电连接。

US2003/059676A1公开了一种电池模块，其具有独立的电池单元，每个电池单元包括具有盖子的容纳部。用于将电池单元与其他电池单元电连接的连接端子构造在盖子上。此外，盖子具有填充开口，通过填充开口可以将电解质填充到相应的容纳部中。

发明内容

在本发明的框架中，提供了根据权利要求1的电池单元、根据权利要求9的电池模块和根据权利要求10的用于制造电池模块的方法。由说明书、从属权利要求和附图中得到本发明的其他有利的实施方式。在这种情况下，结合电池单元描述的特征和细节当然也适用于根据本发明的电池模块、根据本发明的方法，反之亦然，因此关于各个发明方面的公开总是被相互参考或可以是相互参考。

根据本发明的第一方面，提供一种电池单元，其包括阳极、阴极、其中设置有阳极和阴极的壳体、用于将电池单元与另一电池单元电连接的连接端子，以及用于将电解质材料填充进壳体的填充端口，其中填充开口至少部分地构造在连接端子内部。

在本发明的框架中，已经认识到可以将填充开口集成到连接端子中。填充开口和连接端子迄今为止在所属类型的电池单元中总是彼此分离地构造在壳体上。通过根据本发明地合并这些构件（Bauteilabschnitte），可以降低电池单元的复杂程度。此外，这种电池单元所需的组件比填充开口和连接端子彼此分开构造的电池单元所需的组件更少。因此，在本发明的电池单元中，例如，当填充开口由单元连接器封闭时，可以省去封闭销，所述单元连接器在将电池单元电连接的情况下与连接端子材料锁合地连接、特别是焊接。由于填充开口在连接端子中的整体式设计，电池单元也能够以特别节省空间的方式被提供。

此外，还可以减少对于制造电池单元所需的工艺的数量。到目前为止，填充开口的封闭和连接端子的电接触必须通过两个单独的工艺步骤来实现。在根据本发明提出的电池单元中，这可以通过单个工艺步骤实现。

电池单元尤其应理解为用在高压电池模块中的电池单元，该高压电池模块可用作车辆电池或牵引电池，用于向驱动车辆的电动机供电。

电池单元优选以棱柱形电池单元的形式被提供。在这种电池单元中，壳体构造为长方体或大致构造为长方体。壳体可以具有用于容纳阳极和阴极的池状容纳部段和用于封闭容纳部段的盖子。具有集成在其中的填充开口的连接端子优选地设计在壳体的盖子上或构造为盖子的一部分。在这种情况下，填充开口优选地延伸穿过连接端子并且因此也穿过盖子。

特别地，阳极应理解为阳极区或阳极部段，其也可具有多个阳极组件。阴极尤其应理解为阴极区或阴极部段，其也可具有多个阴极组件。

电池单元可以具有一个连接端子或多个连接端子、也就是说至少一个连接端子。因此，填充开口可以至少部分地构造在至少一个连接端子内。

连接端子尤其由导电材料构成，或者至少部段式地在连接端子的上侧具有导电材料。填充开口优选地至少部分地延伸穿过连接端子的导电材料部分。就是说，填充开口优选地是通道开口或穿孔，其穿过连接端子或在连接端子的区域中的壳体，通过该通道开口可以将电解质引入电池单元的壳体中。

根据本发明的另一实施例可行的是，在电池单元中，壳体具有用于封闭该壳体的盖子，并且连接端子整体地和/或材料锁合地安装在盖子上，其中填充开口延伸穿过连接端子和盖子。由此可以促进电池单元的简单生产。具有集成的连接端子和集成在其中的填充开口的盖子可以作为整体式的或基本上整体式的组件来提供，其在电池单元的制造期间简单地放置在池状容纳部段上并且固定在那里。

此外可行的是，在根据本发明的电池单元中，在填充开口中构造用于将封闭螺栓拧入到填充开口中的螺纹部段。通过螺纹部段，填充开口可以通过封闭螺栓以简单且成本有利的方式封闭。特别是，也可以通过拧下封闭螺栓再次打开填充开口。如果应当或者必须更换电解质，或者如果必须为了维护目的打开填充开口，这也能够是有利的。螺纹部段优选地设计成标准螺纹的形式或者具有至少一个这样的标准螺纹。由此，可以使用具有相应标准螺纹的成本有利的封闭螺栓。螺纹部段至少部分地构造在填充开口中。就是说，螺纹部段不是必须但是可以在填充开口或相应的通道开口的整个长度或深度上被构造。如果螺纹部段例如仅构造在填充开口的面向电池单元周围环境的上部中，则电池单元的其他功能组件可以定位在填充开口的下部。电池单元可以在没有封闭螺栓的情况下被提供，例如用于运输，此时在壳体中和/或在阳极和阴极之间仍然没有电解质。

根据本发明的另一实施变型方案可行的是，在电池单元中用封闭螺栓来封闭填充开口。封闭螺栓是用于封闭通道开口的特别简单、便宜且有效的装置。此外，如果例如应该或必须更换电解液，或者如果为了维护目的必须打开填充开口，则封闭螺栓能够以简单的方式再次旋出通道开口。在具有旋入的封闭螺栓的电池单元中通常有电解质。然而，具有旋入的封闭螺栓的电池单元也可以在没有电解质的情况下被提供，例如为了电池单元的运输。封闭螺栓优选地构造成具有标准螺纹的标准螺栓的形式。因此，可以相应成本低廉地提供封闭螺栓并因此提供电池单元。

此外可行的是，在根据本发明的电池单元中，用于将填充开口流体密封的封闭螺栓可以挤压到位于填充开口中的密封元件上。通过密封元件，可以实现填充开口的特别可靠的封闭。在封闭螺栓拧入螺纹中的情况下，有时可能无法可靠地防止流体通过螺纹线从填充开口流出。通过布置密封元件，可以解决该问题。密封元件优选地位于填充开口内的封闭螺栓的端部区段处，即位于封闭螺栓的一端，该端部突出到电池单元中和/或指向电池单元中。密封元件能够以密封环的形式、例如以橡胶环的形式进行构造，其在移除了封闭螺栓和***了密封元件时此外确保了通道开口或者说敞开的填充开口。密封元件可以具有螺纹部段，该螺纹部段设计成与填充开口的螺纹部段互补。由此，密封元件可以旋拧进填充开口的螺纹部段中并且可以定位在那里。

在根据本发明的电池单元中还可行的是，在填充开口中构造至少一个用于识别壳体内的运行状态的传感器。通过将至少一个传感器集成到通道开口中，可以在连接端子处实现其他功能。因此，在电池单元的壳体中的温度通过温度传感器来监测和/或压力通过压力传感器来监测。如上所述，至少一个传感器可以定位在填充开口内和/或定位在填充开口位于壳体内的边缘部分处。传感器可以与发射器进行信号连接，发射器将检测到的传感器信息发送到外部接收器处。一旦检测到功能关键的传感器值，就可以将封闭螺栓从填充开口转出并纠正错误或至少寻找错误。

此外，在根据本发明的电池单元中可行的是，用于在壳体的内部容积与壳体的环境之间的压力平衡的阀至少部分地构造在填充开口中。通过该阀，可以将自动作用的安全功能集成到电池单元中。阀可以代替封闭螺栓或作为封闭螺栓的组成部分引入、特别是拧入到填充开口中。为此目的，阀可以具有相应的外螺纹。替代地，阀也可以借助于附加的紧固装置定位在填充开口中。当使用所述阀时，可以省去额外的安全措施，例如将压力传感器定位在填充开口中和/或填充开口处。所述阀优选地构造成过压阀的形式，在壳体中的压力超过预定阈值的情况下，该阀允许流体通过阀从壳体流出到电池单元的环境中。由此，可以防止电池单元的不受控制的***。

在本发明的另一实施方案中可行的是，在电池单元中，连接端子可以构造成柱形或大致构造成柱形。这导致制造技术上的优势，特别是如果填充开口具有圆形横截面。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有第一电池单元和至少一个第二电池单元的电池模块，其中第一电池单元和至少一个第二电池单元分别如上面详细描述的那样进行构造。第一电池单元和至少一个第二电池单元通过单元连接器彼此电连接，单元连接器分别紧固在连接端子上并覆盖相应的填充开口。因此，根据本发明的电池模块带来与参照根据本发明的电池单元所详细描述的相同的优点。如上所述，电池模块特别是关于将填充开口集成到相应的连接端子中展现出双重优势。通过合并这两个功能部分，相应的壳体部分可以设计成透明的并且具有低复杂度，并且通过单元连接器的电连接来封闭而不需要附加部件。单元连接器特别是材料锁合地与相应的连接端子连接，优选地与相应的连接端子焊接。电池模块优选地设计为高压电池模块，其可以用作车辆电池或牵引电池，用于为驱动车辆的电动机供电。

另外，在本发明的框架中，提供了一种用于制造如上所述的电池模块的方法。该方法包括以下步骤：

提供第一个电池单元，

提供至少一个第二电池单元，

将单元连接器定位在第一电池单元和第二电池单元之间，用于在第一电池单元的连接端子和第二电池单元的连接端子之间建立电连接，以及

单元连接器与所述第一电池单元的连接端子和第二电池单元的连接端子材料锁合地连接，并且在此借助于单元连接器来覆盖所述第一电池单元的填充开口和第二电池单元的填充开口。

因此，根据本发明的方法带来了上述优点。“单元连接器与所述第一电池单元的连接端子和第二电池单元的连接端子材料锁合地连接，并且在此借助于单元连接器来覆盖所述第一电池单元的填充开口和第二电池单元的填充开口”应当理解为，相应的填充开口仅由单元连接器的材料或由单元连接器的材料以及用于材料锁合连接的材料、即例如其他组件的焊接材料来覆盖或关闭。至少一个第二电池单元可以理解为：两个或更多个电池单元可以与单元连接器连接。因此，第一电池单元可以与第二、第三或者甚至另一个电池单元连接。可以与一个或多个单元连接器相互连接的根据本发明的电池单元的数量原则上是任意的。

此外，由以下对本发明的一些实施例的描述，得到改进本发明的措施，这些实施例在附图中示意性地示出。所有从权利要求、说明书或附图得到的特征和/或优点、包括结构细节和空间布置不管在单独的情况下还是以各种组合的形式都是本发明基本的。

附图说明

附图分别示出：

图1示出了根据本发明优选实施例的电池单元，

图2示出了根据本发明优选实施例的电池模块

图3至图5示出了用于说明制造根据本发明优选实施例的电池模块的方法的图。

具有相同功能和作用方式的元件在图1至5中分别设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据第一实施例的电池单元100。电池单元100具有阳极1、阴极2和壳体3，阳极1和阴极2布置在壳体3中。电池单元100进一步包括柱形连接端子4用于将电池单元100与另一电池单元200电连接和用于将电解质材料填充进壳体3中的填充开口5。

如图1所示，填充开口5至少部分地构造在连接端子4内。图1中所示的壳体3具有用于封闭壳体3的盖子6。连接端子4整体地安装在盖子6上，其中填充开口5延伸穿过连接端子4和盖子6。第二连接端子或相应的电位可以平坦地或以突起的形式构造在壳体3上的任何其他位置上，。

图1还可以看出，在填充开口5中构造有螺纹部段7，封闭螺栓8拧入其中。就是说，填充开口5由封闭螺栓8封闭。

在所示的实施例中，密封元件9位于填充开口5中，其中封闭螺栓8压靠在密封元件9上以便流体密封地封闭填充开口5。此外，至少一个传感器10位于填充开口5中用于识别壳体内的运行状态

图2示出了具有第一电池单元100和第二电池单元200的电池模块1000。第一电池单元100和第二电池单元200均根据图1中所示的电池单元100进行构造。如图2中所示，第一电池单元100和第二电池单元200利用单元连接器11相互电连接，该单元连接器被固定到所述第一电池单元100和第二电池单元200的相应连接端子4处并且覆盖相应的填充开口5。

参考图2至图5，将说明制造如图2所示的电池模块1000的方法。这里，在第一步骤中，提供第一电池单元100和第二电池单元200。随后，单元连接器11定位在第一电池单元100和第二电池单元200之间，用于在第一电池单元100的连接终端4和第二电池单元200的连接终端4之间建立电连接。该步骤尤其可以参考图3和4看出。一旦单元连接器11搁置在连接端子4上，就借助于激光器12将其材料锁合地与第一电池单元100的连接端子4和第二电池单元200的连接端子4连接。这里，第一电池单元100的填充开口5和第二电池单元200的填充开口5被单元连接器11覆盖。该步骤尤其在图4和5中示出。

除了所示实施例之外，本发明还允许进一步的构造基础。就是说，不应认为本发明局限于附图中描述的实施例。因此可行的是，用于在壳体3的内部容积和壳体3的环境之间的压力平衡的阀至少部分地设置在填充开口5中在传感器10和/或封闭螺栓8旁边。另外，电池模块1000当然也可以具有多于图2中所示的两个电池单元100、200的电池单元。